第四章 专题强化练7 光的折射和全反射（含答案）--2023-2024学年高中物理人教版（2019）选择性 必修 第一册

这是一份第四章 专题强化练7 光的折射和全反射（含答案）--2023-2024学年高中物理人教版（2019）选择性 必修 第一册，共11页。
专题强化练7　光的折射和全反射1.(2021·辽宁卷)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的(　　)A．频率小，发生全反射的临界角小B．频率大，发生全反射的临界角小C．频率小，发生全反射的临界角大D．频率大，发生全反射的临界角大2．(2022·江苏无锡市高二期末)如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出，下列说法中正确的是(　　)A．从B点射出的是红光B．两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等C．紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较大D．逐渐减小入射角i，红光先发生全反射3.高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射过来的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的。如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10 μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是(　　)A．60°  B．45°  C．30°  D．15°4.(2022·山东新泰市第一中学高二期中)如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一立方体玻璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，玻璃砖的下表面有反光薄膜，下列说法正确的是(　　)A．光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光B．光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率C．改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ无法保持平行D．在玻璃砖中，光束Ⅱ的速度大于光束Ⅲ的速度5.(2021·河北卷)将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为θ，当θ＝60°时，A右侧恰好无光线射出；当θ＝30°时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h，不考虑多次反射，求：(1)半圆柱体对该单色光的折射率；(2)两个半圆柱体之间的距离d。              6.(2022·江苏连云港市高二期末)如图所示，平静的湖面上漂浮着一圆形荷叶，O为荷叶圆心，O点的正下方A处有一条小鱼(可视为质点)，已知O到A的距离OA＝36 cm，荷叶的半径R＝12 cm，水的折射率n＝，则(　　)A．小鱼位于A点时，小鱼不能看到水面上方的景物B．小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度大于36 cmC．当小鱼上浮10 cm时，水面上方的人不可能看到小鱼D．当小鱼上浮10 cm时，小鱼还能看到水面上方的景物7.(2023·重庆市巴蜀中学期中)如图所示为一正六边形玻璃棱镜的横截面，其边长为L，光源S发出的光从AB边上的A点与垂直于AB边的法线成i＝60°角入射，AF边不透光，S距A点的距离为L，光线穿过棱镜后从ED边上的D点射出，再传播到接收点M，CD边不透光，D距M点的距离仍为L，则下列说法正确的是(　　)A．出射光线DM与入射光线SA不平行B．玻璃的折射率为C．光在空气中SA段传播的时间和在玻璃中AD段传播的时间之比为1∶2D．保持光源S和六边形位置不变，光线入射点从A点移动到B点的过程中，在AB边上能出现全反射现象8.(2022·江苏镇江市高二期末)如图所示，AOBD是半圆柱体透明型材的横截面，圆心在O点，AB为直径，半径为R。一细束单色光从真空中AB面上无限接近A处斜射入该型材，入射角i＝60°，在D点反射后反射光线与AB平行(反射光线图中未画出)。已知光在真空中的传播速度为c，求：(1)该型材对该单色光的折射率n；(2)该单色光从射入型材到射出型材所用的时间t。           9.(2022·江苏盐城市高二期末)如图所示，工厂按照客户要求进行玻璃异形加工，工人将棱长为a的正方体透明玻璃砖，从底部挖去一部分，挖去部分恰好是以棱长a为直径的半圆柱。现将平行单色光垂直于玻璃砖左表面射入，右侧半圆柱面上有光线射出的部分为其表面积的，不计光线在玻璃砖中的多次反射。已知光在真空中的传播速度为c，求：(1)玻璃砖对该单色光的折射率；(2)单色光在玻璃砖中传播的最短时间。          10．(2022·江苏泰州市高二期末)如图，横截面ABC为四分之一圆、半径为R的柱形透明体静置于水平地面上，B为圆心，D为AB的中点。一束单色光从D垂直AB射入透明体后，在地面上的F和G点各得到一个亮点，且CG长为R。已知光在真空中的传播速度为c，求：(1)透明体对该光的折射率n；(2)光从D点传播到F点的时间t。               专题强化练7　光的折射和全反射1．C　[由光路图可知a光的偏折程度比b光的小，因此a光的折射率小，频率小，由sin C＝可知，折射率越小发生全反射的临界角越大，故选C。]2．B　[玻璃对紫光的折射率大于红光，从B点射出的是紫光，故A错误；设OD长度为d，折射角分别为θB、θC，连接BD、CD，如图根据nB＝＝，nC＝＝，解得＝光在玻璃中传播时间为t＝，解得tB＝tC，故B正确；根据v＝，玻璃对紫光的折射率大于红光，紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较小，故C错误；逐渐减小入射角i，紫光在半圆柱体玻璃内部的临界角较小，先发生全反射，故D错误。]3．A　[设入射角为i，折射角为θ，作出光路图如图所示。因为出射光线恰好和入射光线平行，所以i＝2θ，根据折射定律有＝＝，所以θ＝30°，i＝2θ＝60°，选项A正确。]4．A　[两种单色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ是由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故A正确；由图可知，光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，故B错误；一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射入，经过折射、反射、再折射后，光线仍平行，这是因为光反射时入射角与反射角相等，改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，故C错误；由图可知，光束Ⅱ折射率更大，根据n＝，在玻璃砖中，光束Ⅱ的速度小于光束Ⅲ的速度，故D错误。]5．(1) 　(2)解析　(1)光从半圆柱体A射入，满足从光密介质到光疏介质，当θ＝60°时，A右侧恰好无光线射出，即发生全反射，则有sin 60°＝解得n＝(2)当入射角θ＝30°时，经两次折射光线从半圆柱体B的半径出射，设折射角为r，光路如图由折射定律有n＝由几何关系有tan r＝联立解得d＝。6．C　[临界角满足关系式：sin C＝＝，小鱼位于A点时，sin i1＝＝<，所以i1<C，不会发生全反射，小鱼位于A点时能看到水面上方的景物，A错误；根据折射定律，小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度小于36 cm，B错误；当小鱼上浮10 cm时sin i2＝≈0.77>＝0.75，所以i2>C，发生全反射，水面上方的人不可能看到小鱼，小鱼也不能看到水面上方的景物，C正确，D错误。]7．C　[如图所示，从D点射出时，可知折射角r等于从A点入射时的入射角i，则出射光线DM与入射光线SA平行，A错误；根据几何关系可得θ＝30°，α＝30°，则AE＝2Lcos 30°＝L，AD＝＝2L，玻璃的折射率n＝＝，B错误；光在玻璃中传播的速度v＝＝，则光在空气中SA段传播的时间和在玻璃中AD段传播的时间之比t1∶t2＝∶＝1∶2，C正确；光线从空气射入玻璃，即从光疏介质射入光密介质，根据发生全反射的条件可知，在AB边上不可能出现全反射现象，D错误。]8．(1)　(2)解析　(1)该单色光在半圆柱体中传播的光路图如图所示；折射角r＝90°－∠1，其中∠1＝∠2＝∠3，∠1＋∠2＋∠3＝180°得∠1＝∠2＝∠3＝60°根据光的折射定律有n＝＝(2)由几何关系可知，该单色光恰好从AB面上无限靠近B处射出半圆柱体，在半圆柱体中传播的路程s＝3R设该单色光在半圆柱中的传播速度大小为v，则v＝由t＝，解得t＝。9．(1)　(2)解析　(1)光线在玻璃砖中的光路如图所示，设恰好发生全反射的临界角为C，正方体的棱长为a，则半圆柱的半径为R＝ 半圆柱面上有光线射出的部分面积S＝2××πRa＝πRa解得C＝则n＝＝(2)从半圆圆心处射出的光线在玻璃砖中的距离最短，最短距离为则根据v＝可得最短时间t＝＝。10．(1)　(2)解析　(1)光路图如图所示由图可知，反射光线经过F点，折射光线经过G点，根据几何关系可知i＝γ＝∠EBG＝30°由余弦定理可得EG2＝R2＋[(＋1)R]2－2(＋1)R2cos ∠EBG解得EG＝R对△EBG使用正弦定理，可得＝即＝又因为α＋∠BEG＝180°则有sin α＝sin ∠BEG＝根据折射定律可得n＝＝(2)根据几何关系可得DE＝Rcos 30°＝REF＝＝光在玻璃中的速度为v＝则光从D点传播到F点的时间为t＝＝。